ÍNDICE
1. OBJETO DEL PROYECTO 1
2. DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO 1
3. NORMATIVA DE APLICACIÓN 1
4. INSTALACIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA 3
4.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INSTALACIÓN 3
4.2. COLECTORES SOLARES DE BAJA TEMPERATURA 3
4.2.1. Tipos 3
4.2.1.1. Colectores de polipropileno 3
4.2.1.2. Colectores de placa plana 4
4.2.1.3. Colectores de tubos de vacío 4
4.2.2. Solución adoptada 4 4.3. COLOCACIÓN EN CUBIERTA 6 4.4. FLUIDO CALOPORTADOR 6 4.4.1. Agua de red 6 4.4.2. Fluidos orgánicos 6 4.4.3. Aceites de silicona 6
4.4.4. Agua con adición de anticongelante 7
4.5. RED DE TUBERIAS CIRCUITO PRIMARIO 8
4.5.1. Tuberías de cobre 8
4.5.2. Tuberías de acero galvanizado 8
4.5.3. Tuberías de acero negro 8
4.5.4. Solución adoptada 9
4.6. AISLAMIENTO CIRCUITO PRIMARIO 9
4.7. INTERCAMBIADOR DE CALOR 10
4.7.2. Intercambiador de placas 10 4.7.3. Intercambiador interno en el depósito acumulador 10
4.8. DEPÓSITO ACUMULADOR A.C.S. 11
4.9. BOMBA DE RECIRCULACIÓN 13
4.10. VASO DE EXPANSIÓN 14
4.10.1. Vasos de expansión abiertos 14
4.10.2. Vasos de expansión cerrados 14
4.11. SISTEMA DE LLENADO DEL CIRCUITO PRIMARIO 14
4.12. CONTROL DEL SISTEMA 15
4.13. SEGURIDAD 15
4.13.1. Protección del circuito primario contra congelamiento 15 4.13.2. Protección del circuito primario – acumulador contra
sobrecalentamiento 15
4.13.3. Protección del circuito de consumo 16
4.14. LEGIONELA 16
4.14.1. Definición 16
4.14.2. Criterios básicos de diseño 17
4.14.3. Programa de mantenimiento 17
5. INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN 18
5.1.FICHAS JUSTIFICATIVAS DE LA OPCIÓN SIMPLIFICADA 18
5.2. POTENCIA NECESARIA 21
5.3. COMBUSTIBLE UTILIZADO 22
5.4. SISTEMAS DE CALEFACCIÓN 22
5.4.1. Calefacción eléctrica 22
5.4.2. Calefacción por aire 22
5.4.3. Calefacción convencional 22
5.4.3.2. Suelo radiante (Solución adoptada) 23
5.5. DISTRIBUCIÓN DE LAS TUBERIAS 24
5.5.1. Tubería de distribución principal 24
5.5.2. Serpentines 24
5.6. REGULACIÓN DEL SISTEMA 26
6.INSTALACIÓN DE GAS NATURAL 26
6.1. CARACTERISTICAS GAS NATURAL 26
6.2. TALLO DE ACOMETIDA 27 6.3. ARMARIO DE REGULACIÓN 27 6.4. DISTRIBUCIÓN A CALDERA 29 6.5. LOCALIZACIÓN DE LA CALDERA 30 6.6. CALDERA 30 6.7. SALIDA DE HUMOS 31 7. VALVULERÍA 31 7.1. VÁLVULA DE CORTE 31 7.2. VÁLVULA ANTIRRETORNO 32 7.3. VÁLVULA DE SEGURIDAD 32 7.4. PURGADORES AUTOMÁTICOS 33
7.5. VÁLVULA DOS VÍAS TODO-NADA 33
7.3. VÁLVULA MEZCLADORA 3 VÍAS 33
8. PRESUPUESTO 34
ÍNDICE DE IMÁGENES
Imagen 1. Bomba de recirculación 13
Imagen 2. Distribución ideal de la temperatura 23
Imagen 3. Configuración doble serpentín 24
Imagen 4. Configuración espiral 24
Imagen 5. Distribución de la temperatura en el serpentín 25
Imagen 6. Armario de regulación 28
Imagen 7. Caldera NOVANOX 24/24 30
Imagen 8. Válvula de corte 31
Imagen 9. Válvula antirretorno 32
Imagen 10. Válvula de seguridad 32
Imagen 11. Purgador automático solar 33
1
1. OBJETO DEL PROYECTO
El objetivo del proyecto es implantar un sistema de producción de ACS (agua caliente sanitaria), mediante gas natural con apoyo solar, y la implantación de calefacción por suelo radiante, mediante gas natural, en una vivienda unifamiliar de tres plantas situada en la calle Estercuel de Tudela.
2. DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO
La vivienda unifamiliar se encuentra en el municipio de Tudela en la calle Estercuel. Está construida entre otros dos edificios de similares medidas, quedando únicamente en contacto con el exterior las fachadas norte y sur. El edificio tiene orientación sur desviada 15 grados hacia el este.
La cubierta del edificio es a dos aguas con una inclinación de 30º y una superficie total de 56 m2 dividida en mitades iguales en vertiente sur y norte. Las tejas de la cubierta son tipo mixta.
Consta de 3 plantas de 2,6 metros de altura cada una. En la planta baja está situado el garaje que es donde se ubicará la caldera y el depósito acumulador de ACS, con una superficie de 20m2. Además, en esta planta, la zona calefactada consiste en un baño, el recibidor y el salón-cocina con una superficie habitable total de 51,3 m2. El pavimento de toda la planta es de mármol.
La planta primera consta de un distribuidor con 3 dormitorios y un baño, la superficie habitable es de 60,1 m2. El pavimento del distribuidor y el baño es de mármol mientras que el de los dormitorios es de parquet.
La planta segunda consta de un dormitorio con un baño y terraza. La superficie habitable es de 42 m2. El pavimento sigue la misma estética que en la planta primera.
3. NORMATIVA DE APLICACIÓN
Se diseña la instalación de acuerdo a las siguientes normas:
- Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios (RITE) y sus instrucciones técnicas.
Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio, del Ministro de Presidencia. BOE: 29 de agosto de 2007
- Código técnico de la edificación, documento básico de ahorro de energía.
- Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria. (CTE-HE4)
BOE: Abril de 2009
- Código técnico de la edificación, documento básico sobre salubridad (CTE-HS) BOE: 3 de diciembre de 2009
2
- Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC-BT)
- Reglamento de Recipientes a Presión (RAP).
- Ordenanzas de Seguridad e Higiene en el Trabajo (OSHT).
- Ley de Protección del Ambiente Atmosférico (LPAA).
- Ley número 88/67 de 8 de noviembre: Sistema Internacional de Unidades de Medida SI.
- Real Decreto 865/2003, de 4 de julio, por el que se establecen los criterios higiénico-sanitarios para la prevención y control de la legionelosis.
- Orden 28 de julio de 1980, por la que se aprueban las normas e instrucciones técnicas complementarias para la homologación de los paneles solares.
- Orden ITC/71/2007, de 22-01-2007, por la que se modifica el anexo de la Orden 28-07-1980 y se aprueban las normas e instrucciones técnicas complementarias para la homologación de paneles solares.
- Orden ITC/2761/2008, de 26 de septiembre, por la que se aprueban las normas e instrucciones técnicas complementarias para la homologación de paneles solares.
- UNE-EN 12007: Sistemas de suministro de gas. Canalizaciones con presión máxima de operación inferior o igual a 16 bar. Parte 2: Recomendaciones funcionales específicas para el polietileno (MOP inferior o igual a 10 bar). - UNE-EN 12186: Sistemas de distribución de gas. Estaciones de regulación de
presión de gas para el transporte y la distribución. Requisitos de funcionamiento. - UNE-EN 12327: Sistemas de suministro de gas. Ensayos de presión, puesta en
servicio y fuera de servicio. Requisitos de funcionamiento.
- CTN: AEN/CTN 60 - COMBUSTIBLES GASEOSOS E INSTALACIONES Y APARATOS DE GAS
- UNE-EN 1594: Sistemas de suministro de gas. Canalizaciones con presión máxima de operación superior a 16 bar. Requisitos funcionales.
- UNE-EN 60310: Canalizaciones de distribución de combustibles gaseosos con presión máxima de operación superior a 5 bar y hasta 16 bar.
- UNE-EN 60311: Canalizaciones de distribución de combustibles gaseosos con presión máxima de operación hasta 5 bar.
3
- UNE-EN 60312: Estaciones de regulación para canalizaciones de distribución de combustibles gaseosos con presión de entrada no superior a 16 bar.
4. INSTALACIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA (A.C.S.)
4.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INSTALACIÓN
Existen diferentes configuraciones a la hora de realizar una instalación solar de ACS: a- Según el sistema de circulación del circuito primario el sistema puede ser:
- Circulación forzada, cuando interviene una bomba para hacer circular el fluido del primario. (Solución adoptada)
- Circulación gravitatoria, cuando la circulación del fluido se realiza por diferencia de densidades.
b- Según el sistema de trasferencia de calor entre el primario y el secundario puede ser: - Trasferencia abierta, cuando el fluido del circuito primario es el agua de
consumo y no hay diferencia entre circuito primario y secundario.
- Mediante intercambiador de placas, en este caso se necesita una bomba para el circuito secundario.
- Intercambio por serpentín en el depósito acumulador, en este caso se puede prescindir de la bomba de impulsión del circuito de consumo si la presión de red lo permite. (Solución adoptada)
c- Según el sistema auxiliar de energía:
- Directo, cuando el agua demandada pasa siempre a través del sistema de calentamiento auxiliar (caldera) y dependiendo de la temperatura a la entrada de caldera se aportara energía auxiliar o no. (Solución adoptada)
- Indirecto, cuando la caldera calienta el agua de consumo a través de un intercambiador de serpentín en otro deposito.
Así pues, nuestra instalación de ACS es un sistema de circulación forzada con intercambiador de serpentín interno directo.
4.2. COLECTORES SOLARES DE BAJA TEMPERATURA 4.2.1. Tipos
4.2.1.1. Colectores de polipropileno
Se componen de una gran cantidad de diminutos tubos de dicho material, por los que circula el agua que se calentará. Recomendados para el calentamiento de piscinas exteriores en verano, ya que su temperatura de trabajo es del orden de 25-35 ºC. Sus
4
perdidas de calor al exterior son grandes, lo que limita su uso en otro tipo de instalaciones. Su precio oscila entre 60-90 euros/m².
4.2.1.2. Colectores de placa plana
Su temperatura de trabajo se sitúa en un rango de 50-70 ºC, por lo que están indicados para producir agua caliente para muy diversas aplicaciones: ACS, calefacción por suelo radiante, etc. Su precio oscila entre 180-240 euros/m².
4.2.1.3. Colectores de tubos de vacío
Los colectores de tubos de vacío poseen un mejor rendimiento y proporcionan mayores temperaturas que los colectores de placa plana, pudiendo llegar a temperaturas de trabajo por encima de 70 ºC. La aplicación de este tipo de colectores es el calentamiento de agua para instalaciones de calefacción por radiadores convencionales e instalaciones de refrigeración por medio de máquinas de absorción. Su coste oscila entre 500-600 euros/m².
4.2.2. Solución adoptada
Elegimos utilizar colectores de placa plana principalmente por la gran diferencia de precio entre los diferentes tipos, ya que la zona del proyecto no es una zona especialmente fría como para aconsejar la utilización de colectores de tubos de vacío. Dentro de este tipo de colectores se elegirá el de mayor rendimiento conforme a los cálculos y a la superficie de la vivienda, cumpliendo siempre la normativa.
Los resultados de los cálculos se exponen a continuación. En la siguiente tabla se muestra el porcentaje en tanto por uno de cobertura solar de energía para ACS tanto mensualmente como la media anual, que asciende a un 64% del total para una inclinación de 30º sobre la horizontal.
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sept Oct Nov Dic Año f 0.24 0.39 0.68 0.73 0.81 0.87 0.94 0.91 0.91 0.67 0.39 0.23 Q útil (MJ) 303 439 825 829 923 945 1029 1020 1008 782 456 297 8858 Qa (MJ) 1288 1138 1215 1130 1143 1086 1097 1122 1106 1168 1176 1288 13956 % cobertura 0.24 0.39 0.68 0.73 0.81 0.87 0.94 0.91 0.91 0.67 0.39 0.23 0.635
5
En el siguiente diagrama de barras se compara la energía de ACS demandada cada mes por el usuario y la energía de ACS aportada por el sol. De esta forma se ve rápidamente la deficiencia de esta tecnología en los meses más fríos del año y su eficacia durante el verano.
.
Así pues, conforme a los parámetros anteriores, se elige el colector de la casa Roth modelo F4-Heliostar 218.
Aporte solar ● – Demanda ●
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 En Fb Mr Ab My Jn Jl Ag Sp Oc Nv Dc
Meses del año
E n er gía ( M J)
6 4.3. COLOCACIÓN EN CUBIERTA
La forma de colocación será la indicada por el fabricante para cada modelo de captador para teja mixta.
El modelo elegido para nuestro caso (Roth F4-Heliostar 218) permite su instalación tanto en horizontal como en vertical.
La decisión adoptada ha sido la de colocar todos los colectores en una misma fila en posición vertical, que es la forma más estética por las dimensiones de la cubierta.
La colocación exacta se puede apreciar en los planos.
4.4. FLUIDO CALOPORTADOR
El fluido caloportador es el que pasa por el absorbedor, trasfiriendo la energía térmica absorbida al intercambiador de calor y/o al acumulador. Hay cuatro tipos de fluidos distintos:
a- Agua de red b- Aceites de silicona
c- Líquidos sintéticos o derivados del petróleo. d- Agua con adición de anticongelante
4.4.1. Agua de red
Puede ser utilizada como fluido caloportador en instalaciones de circuito abierto (sin intercambiador de calor y un solo circuito) o circuito cerrado (con intercambiador de calor que separa los circuitos primario y secundario).
El uso de agua de red es típico en instalaciones de circuito abierto. En este caso, hay que tener en cuenta que habrá que utilizar en el circuito materiales dedicados a la conducción de agua potable.
4.4.2. Fluidos orgánicos
Existen dos tipos de fluidos orgánicos, sintéticos y derivados del petróleo. Son tóxicos por lo que se utilizan en circuitos cerrados con intercambiador de calor.
Son inflamables y químicamente estables a altas temperaturas.
Su uso en instalaciones solares térmicas de baja temperatura está muy limitado por su elevado coste.
4.4.3. Aceites de silicona
Son tóxicos por lo que se utilizan en circuitos cerrados con intercambiador de calor. Este tipo de fluidos son estables y no son inflamables.
Su principal inconveniente es el elevado coste, lo que limita su utilización en instalaciones de baja temperatura.
7 4.4.4. Agua con adición de anticongelante
Este fluido protege al circuito primario del riesgo de congelación. No conviene añadir más anticongelante del necesario ya que la adición de anticongelante modifica las propiedades físicas del agua. Es el sistema que se va a utilizar.
El agente anticongelante seleccionado es glicol, recomendado por el fabricante. El fluido térmico se consigue mezclando el anticongelante con agua. La proporción de mezcla depende de las condiciones climatológicas.
Seleccionaremos la concentración de un 40% de anticongelante ya que el punto de congelación será de -20oC, siendo -16oC la temperatura mínima histórica de Navarra. Características:
- Protección contra la corrosión y la calcificación.
- Mantiene la eficiencia del sistema a lo largo de su vida útil. - Previene la contaminación bacteriana.
- Compatible con todos los metales y materiales comúnmente usados en los sistemas de calentamiento.
- Combina propiedades anticongelantes y de protección anticorrosivas. - Protege agua calentada, enfriada y sistemas solares.
El líquido protector glicol consiste en una combinación de anticongelante e inhibidor, que proporciona protección, durante largo tiempo, a los sistemas domésticos de calentamiento contra la formación de corrosión interna y de depósitos de cal.
Previene la corrosión de todos los metales empleados en dichos sistemas, como los metales férricos, el cobre y sus aleaciones, y el aluminio.
Está especialmente recomendado para su uso en sistemas solares. Para una protección continua se recomienda que los niveles de líquido sean revisados regularmente (de forma anual).
8 4.5. RED DE TUBERIAS CIRCUITO PRIMARIO
Según el CTE, en las tuberías del circuito primario sólo se pueden utilizar como materiales el cobre y el acero inoxidable, con uniones roscadas, soldadas o embridadas y protección exterior con pintura anticorrosivas.
Con objeto de evitar pérdidas térmicas la longitud de tuberías del sistema debe ser tan corta como sea posible, evitando al máximo los codos y perdidas de carga en general. En los planos se detalla la colocación de las tuberías.
Los tramos horizontales tendrán una pendiente mínima del 1% en el sentido de circulación.
Una vez montado el circuito primario se someterá a una prueba de presión de 1,5 veces el valor de la máxima presión de servicio al menos durante 1 hora.
A continuación vemos las propiedades de los distintos tipos de tuberías según el material.
4.5.1. Tuberías de cobre
Es un material muy utilizado. Es muy maleable y dúctil, y además, su unión mediante soldadura capilar es sencilla.
Aguanta muy bien la corrosión, tanto interior como exterior.
La pérdida de carga para el cobre es más baja que para otros materiales, como por ejemplo el acero, por lo que es posible usar diámetros inferiores para transportar la misma cantidad de fluido consiguiendo abaratar costes.
4.5.2. Tuberías de acero galvanizado
Se utilizan mucho en instalaciones de fontanería para el trasporte de agua caliente sanitaria, pero no deben utilizarse en el circuito primario ya que la protección de zinc que utilizan se deteriora por encima de los 60 ºC.
4.5.3. Tuberías de acero negro
El uso de este tipo de tuberías en circuito primario de instalaciones solares está desaconsejado, ya que la renovación del fluido que se produce al actuar los sistemas de protección contra sobrecalentamientos y los sistemas de reposición produce una fuerte corrosión sobre el acero negro.
9 4.5.4. Solución adoptada
Para elegir el tamaño de la tubería se tienen que cumplir estos dos límites:
1- La pérdida de carga por cada metro lineal de tubo no ha de superar los 40 mmca 2- La velocidad máxima del fluido será de 2 m/s en el circuito primario y de 2,5
m/s en el circuito secundario.
En los cálculos decidimos utilizar un diámetro interior de 16 mm y 18 mm de diámetro externo de cobre por sus mejores características que el resto de materiales.
4.6. AISLAMIENTO CIRCUITO PRIMARIO
El aislamiento térmico de equipos y tuberías cumple la función de reducir la transmisión de calor entre el fluido (caloportador) y el ambiente con objeto de ahorrar energía. El aislamiento térmico de tuberías y equipos podrá instalarse solamente después de haber efectuado las pruebas de estanqueidad del sistema y haber limpiado y protegido las superficies de tuberías y aparatos.
El aislante recubrirá toda la longitud del circuito primario solar tanto en el exterior como en el interior de la vivienda.
Las dimensiones del aislamiento se calculan en el apartado de cálculos de ACS.
Elegimos el aislante para exteriores de la marca Roth cuya conductividad térmica es de 0,035 W/moC a 10oC, por lo tanto elegimos el espesor de 18x32, es decir, diámetro interno 18 mm y espesor 32 mm, que cumple con la norma correspondiente.
Es un aislamiento flexible de EPDM, de celdas cerradas y caucho sintético. Resistente al ozono y a los rayos UV.
λ10=035 W/m
o
10 4.7. INTERCAMBIADOR DE CALOR
Un intercambiador de calor es un dispositivo para transferir energía térmica entre dos circuitos. En una instalación solar hay 3 posibles opciones: intercambiador externo al depósito (intercambiador de placas), intercambiador interno al depósito (serpentín, doble envolvente, etc.) o no poner ningún tipo de intercambiador.
4.7.1. Sistema consumo abierto o directo sin intercambiador
En las distintas configuraciones posibles en sistemas de ACS solar existe la posibilidad de calentar el agua de consumo directamente a través de los colectores solares.
Este método presenta la ventaja de ser más económico al simplificar la instalación, lo cual no se ve compensado por la desventaja de que sólo es posible su utilización en climas en los que no se produzcan heladas por la imposibilidad de protección frente a éstas.
4.7.2. Intercambiador de placas
Los intercambiadores de placas están constituidos por una serie de placas metálicas, de tamaños normalizados por cada constructor, que se acoplan unas en otras, en mayor o menor número, según las necesidades térmicas, en un bastidor metálico que las mantiene unidas.
El intercambiador de placas dispone de 4 tuberías: 2 de entrada de cada circuito y 2 de salida de cada circuito.
Este tipo de instalación requiere de dos bombas recirculadoras, una para el circuito primario solar y otra para el circuito secundario de calentamiento del depósito de agua. Se suele utilizar en instalaciones con depósitos de acumulación de más de 1000 litros, consiguiendo un mayor rendimiento, debido a que la circulación forzada del lado del secundario aumenta la trasferencia de calor por convección.
4.7.3. Intercambiador interno en el depósito acumulador
La principal ventaja de este tipo de intercambiador es que al ser interno al depósito de acumulación se abarata la instalación, ya que se evita el intercambiador de placas y una segunda bomba de recirculación para el circuito secundario. Por otra parte, también se gana espacio.
Se suelen utilizar en instalaciones pequeñas, con depósitos de acumulación inferiores a 1000 litros. Se consigue un mayor rendimiento que con un intercambiador externo, ya que las menores pérdidas térmicas al exterior compensan la menor convección en el lado del secundario.
11 4.8. DEPÓSITO ACUMULADOR A.C.S.
El acumulador en una instalación de energía solar térmica es el elemento encargado de almacenar el agua caliente que se genera en los colectores solares para su utilización posterior.
Su necesidad se debe a que el aporte de energía proviene del sol, que es una fuente de energía intermitente y variable, por lo que es necesario acumularla para su correcto disfrute. Estos depósitos pueden mantener la temperatura del agua caliente durante varias horas debido a que están bien aislados térmicamente.
En función del material los depósitos pueden ser de acero inoxidable, aluminio, fibra de vidrio reforzada, etc.
- El acero necesita protección interior contra la corrosión, ya sea mediante pintura tipo “epoxi” vitrificado, con ánodo de magnesio, o galvanizado en caliente. El acero inoxidable es más caro por lo que en la práctica es menos utilizado que el vitrificado.
- El acero negro no se permite para acumuladores de agua de consumo.
- El aluminio, aunque resulte más económico, presenta graves problemas de corrosión, por lo que desechamos su uso.
En función del modo de trasferencia de calor, los depósitos pueden ser de mezcla o con intercambiador interno de tipo serpentín o de doble envolvente.
También existen diferentes tipos en función de su posición, horizontales y verticales. Como el agua disminuye su densidad al aumentar su temperatura, conforme mayor sea la altura del depósito mayor será la diferencia entre la temperatura en la parte superior e inferior del depósito. En consecuencia, los depósitos verticales tienen mayor estratificación térmica que los horizontales.
Para calentar el agua en los colectores solares la toma de agua debe estar situada en la parte inferior del depósito, para recircular primeramente el agua más fría y aumentar el rendimiento de los colectores. Por ello, utilizaremos depósitos verticales.
Por todo lo anterior, se elige un depósito acumulador de acero vitrificado con serpentín interno y disposición vertical. La capacidad es de 400 litros y viene determinada según los cálculos.
13 4.9. BOMBA DE RECIRCULACIÓN
La bomba de recirculación es la encargada de hacer circular el fluido caloportador a través del circuito primario.
Para ello deberá generar una diferencia de energía en el fluido entre la salida y el retorno capaz de superar las perdidas producidas a lo largo del circuito.
Las bombas pueden ser de dos tipos, de impulsión y de recirculación.
- Las bombas de impulsión generan una gran presión en su salida y una gran depresión en el retorno. Son más utilizadas para impulsar fluidos de un punto de menor energía a otro de mayor energía en circuitos abiertos.
- Las bombas de recirculación generan una mínima diferencia de presiones y generalmente se utilizan en circuitos cerrados en los que el punto de salida y el de retorno coinciden, será por tanto el tipo de bomba necesario en nuestra instalación.
En base a los cálculos realizados se obtiene que la mejor solución es la bomba de la casa Grundfos modelo UPS Solar 25-120 180 (Imagen 1).
Imagen 1. Bomba de recirculación
En la parte de cálculos y en el pliego de condiciones se detallan las características de la bomba.
14 4.10. VASO DE EXPANSIÓN
Es el elemento encargado de absorber las variaciones de presión en los circuitos hidráulicos cerrados debido a la dilatación del fluido.
Existen diferentes tipos de vasos de expansión:
4.10.1. Vasos de expansión abiertos
La altura en la que se situarán los vasos de expansión abiertos será tal que asegure el no desbordamiento del fluido y la no introducción de aire en el circuito primario.
4.10.2. Vasos de expansión cerrados
Los vasos de expansión cerrados se conectarán en la aspiración de la bomba. La cámara de compensación se presurizará siguiendo las recomendaciones del fabricante.
La membrana de los vasos de expansión cerrados situados en circuitos de consumo será compatible con las normas de salubridad.
Son más utilizados que los anteriores debido a que se elimina la entrada de oxigeno en el circuito y se eliminan perdidas de fluido por evaporación con el consiguiente disminución de mantenimiento.
En nuestro caso utilizamos vasos de expansión cerrados de la marca Ibaiondo modelo 5 SMF de 5 litros de capacidad. El dimensionado del vaso se detalla en los cálculos.
4.11. SISTEMA DE LLENADO DEL CIRCUITO PRIMARIO
En la sala de calderas, en la tubería de impulsión después de la bomba se deja preparada la tubería de llenado, cerrada mediante válvula de bola y de apertura manual.
El llenado se realizará con la mezcla de agua-glicol estipulada por personal especializado y con los medios necesarios, bomba de impulsión y depósito para la mezcla como mínimo.
15 4.12. CONTROL DEL SISTEMA
Para un correcto control de la instalación se necesita al menos la recogida de los siguientes datos:
a- Temperatura del fluido caloportador en los colectores solares. b- Temperatura del agua en el acumulador solar.
c- Temperatura del agua en el circuito de consumo.
Para la regulación de la instalación se ha elegido la centralita de la casa Roth modelo BW/H, que recogerá los datos de los sensores actuando sobre bombas y válvulas.
Los sensores utilizados son sondas de inmersión PT1000 para la temperatura. Los actuadores son:
Válvula 2 vías todo-nada Kvs 5,3 Válvula mezcladora 3 vías Roth BM
Bomba de recirculación Grundfos UPS solar 25-120 180
El funcionamiento se explica en el apartado “control y funcionamiento” del libro de cálculos.
4.13. SEGURIDAD
4.13.1. Protección del circuito primario contra congelamiento
Para evitar el congelamiento del fluido caloportador en el invierno se utiliza la mezcla de agua-anticongelante ya mencionada en apartados anteriores.
4.13.2. Protección del circuito primario – acumulador contra sobrecalentamiento
El método f-chart no permite calcular hora a hora la radiación solar por lo que es imposible saber con exactitud el tiempo durante el cual se superará en los colectores solares la temperatura de seguridad.
El problema del circuito primario no es tanto el aumento de temperatura, que es aguantado sin problemas por los componentes del sistema, sino por la sobre-presión y la vaporización del fluido caloportador causada por ese exceso de temperatura.
A demás de la protección pasiva del circuito en caso de sobre-presión (válvulas de seguridad con resorte, vaso de expansión), existen varios métodos de protección activos para evitar el sobrecalentamiento del circuito primario (aero-termos, calentamiento piscinas,…).
16
Cuando la temperatura en las tuberías del colector supere la del acumulador la bomba se activará, de esta forma la temperatura en el circuito primario disminuirá calentando el agua del acumulador y llegará un punto donde la temperatura del acumulador esté por encima de la temperatura de consumo establecida de 45oC.
Cuando el fluido en el acumulador supere la temperatura establecida de 80oC, una válvula de seguridad expulsará el agua de consumo al desagüe, con lo que entrará agua fría de red disminuyendo la temperatura del depósito.
El principal inconveniente de este sistema es la pérdida de agua, mientras que la principal ventaja es la economía de la instalación ya que no se precisa instalar elementos costosos.
4.13.3. Protección del circuito de consumo
Según el CTE, en sistemas de agua caliente sanitaria, donde la temperatura del agua en los puntos de consumo pueda exceder de 60oC (en nuestro caso llegará a 75oC), debe instalarse un sistema automático de mezcla (válvula de 3 vías mezcladora) que limite dicha temperatura a 55oC, sin perjuicio de la aplicación de los requerimientos necesarios antilegionela.
4.14. LEGIONELA 4.14.1. Definición
La legionela es una bacteria que se halla en medios acuáticos naturales y que encuentra un hábitat muy adecuado en sistemas de agua, creados por el hombre, que actúan como amplificadores y propagadores de la bacteria.
Si se dispersa en el aire y penetra en el sistema respiratorio puede producir infecciones en el hombre en dos formas clínicas diferenciadas: la infección pulmonar o “enfermedad del legionario”, que produce neumonía con fiebre pudiendo llegar a ser mortal, y la forma no neumónica conocida como “fiebre de Pontiac”, que se manifiesta como un síndrome febril agudo y de pronóstico leve.
La multiplicación de la bacteria depende de la temperatura del agua, de su contenido en microorganismos y materia orgánica e inorgánica, que están relacionados con el nivel de suciedad y estancamiento del agua.
La temperatura del agua para que se produzca la proliferación de la bacteria está entre 20 y 45ºC, siendo la óptima alrededor de 37ºC. A temperaturas muy bajas queda en letargo y vuelve a multiplicarse a temperaturas favorables. A temperaturas superiores a 70ºC la bacteria muere casi instantáneamente.
Para impedir la multiplicación de la legionela en las instalaciones hasta concentraciones infectantes para el ser humano, deben tomarse las siguientes medidas preventivas generales:
17
- Evitar estancamientos de agua por medio de un diseño adecuado de la instalación. - Eliminar o reducir zonas sucias a través del programa de mantenimiento.
- Impedir la multiplicación y supervivencia de la bacteria en la instalación mediante una desinfección continua de la instalación y un control de la temperatura.
4.14.2. Criterios básicos de diseño
- Garantizar la total estanqueidad y correcta circulación del agua evitando su estancamiento.
- Disponer de suficientes puntos de purga, adecuadamente dimensionados, para vaciar completamente la instalación permitiendo la eliminación completa de sedimentos.
- Aislar térmicamente equipos, aparatos y tuberías.
- Los depósitos situados en el exterior sometidos a calentamiento por radiación solar deberán estar térmicamente aislados.
- Realizar la conexión de los depósitos acumuladores en serie.
- Los depósitos acumuladores tendrán una elevada relación altura/diámetro y serán instalados verticalmente.
- Seleccionar materiales que resistan la acción agresiva de los biocidas en las dosis aplicadas y la acción de la temperatura.
4.14.3. Programa de mantenimiento a) Revisión
Se realizará una vez al año y se comprobará el buen funcionamiento y el estado de limpieza.
b) Agua caliente sanitaria
La revisión del estado de conservación y limpieza de la instalación se realizará trimestralmente en los depósitos acumuladores, y mensualmente en un número representativo de los puntos terminales de la red (grifos y duchas).
Mensualmente se realizará la purga de válvulas de drenaje de las tuberías, y semanalmente la purga del fondo de los acumuladores. Semanalmente se dejará correr unos minutos el agua en instalaciones no utilizadas.
18 5. INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN
5.2. FICHAS JUSTIFICATIVAS DE LA OPCIÓN SIMPLIFICADA
FICHA 1: Cálculo de los parámetros característicos medios.
ZONA CLIMÁTICA D1 Zona de baja carga interna
■
Zona de alta carga interna□
MUROS (UMm) y (UTm)
Tipos A(m2) U(W/m2K) A*U(W/oK) Resultados
N
M1, fachada caravista 18.23 0.52 9.4796 ΣA=63.34 M2, pared salón-garaje 19.91 0.55 10.9505 ΣA*U=33.5341
UMm=ΣA*U/ΣA=0.529
E
M2, paredes laterales 60.23 0.57 34.3311 ΣA=60.23
ΣA*U=34.3311
UMm=ΣA*U/ΣA=0.57
O
M2, paredes laterales 69 0.57 39.33 ΣA=69
ΣA*U=39.33
UMm=ΣA*U/ΣA=0.57
S
M1, fachada caravista 25.2 0.52 13.104 ΣA=25.2
ΣA*U=13.104
UMm=ΣA*U/ΣA=0.529
SUELOS (USm)
Tipos A(m2) U(W/m2K) A*U(W/oK) Resultados
Suelo planta baja 49.25 0.5 24.625 ΣA=25.2
Suelo planta 1- techo garaje 19.76 0.47 9.2872 ΣA*U=13.104
USm=ΣA*U/ΣA=0.529
CUBIERTAS Y LUCERNARIOS (UCm, FLm)
Tipos A(m2) U(W/m2K) A*U(W/oK) Resultados
Cubierta tejado 45.32 0.34 15.4088 ΣA=28.02
Techo planta 1 con terraza 22.7 0.36 8.172 ΣA*U=23.581
UCm=ΣA*U/ΣA=0.347
HUECOS (UHm, FHm)
Tipos A(m2) U(W/m2K) A*U(W/oK) Resultados
N
Ventanas planta 1 y 2 9 3.35 30.15 ΣA=11.2
Puerta entrada 2.2 1.53 3.366 ΣA*U=33.516
UHm=ΣA*U/ΣA=2.993
Tipos A(m2) U(W/m2K) F A*U(W/K) A*F(m2) Resultados
S
Planta baja 8.4 3.346 0.4973 28.1064 4.17732 ΣA=14.26 Planta primera 3 3.358 0.5326 10.074 1.5977 ΣA*U=47.744 Planta segunda 2.86 3.344 0.4914 9.56384 1.40547 UHm=ΣA*U/ΣA=3.348
ΣA*F=7.1805
19 FICHA 2: CONFORMIDAD- Demanda energética
ZONA CLIMÁTICA
D1 Zona de baja carga interna
■
Zona de alta carga interna□
Cerramientos y particiones interiores de la envolvente térmica Umáx(proyecto) Umáx
Muros de fachada 0.52
<= 0.86 Primer metro del perímetro de suelos apoyados y muros en
contacto 0.5
Particiones interiores en contacto con espacios no habitables 0.57
Suelos 0.5 <= 0.64
Cubiertas 0.36 <= 0.49
Vidrios de huecos y lucernarios 3.4 <= 3.5
Marcos de huecos y lucernarios 3.2 <= 3.5
MUROS DE FACHADA UMm UMlim N 0.52 <= 0.66 E 0.57 O 0.57 S 0.52 HUECOS UHm UHlim FHm FHlim N 2.99 <= 3 S 3.35 <= 3.5 0.5 <= 0.57 SUELOS USm USlim 0.49 <= 0.49 CUBIERTAS Y LUCERNARIOS UCm UClim FLm FLlim 0.346 <= 0.38 N/A <= N/A
20 FICHA 3: CONFORMIDAD - Condensaciones
CERRAMIENTOS, PARTICIONES INTERIORES, PUENTES TERMICOS Tipos
C.
Superficiales Condensaciones intersticiales
fRsi >= fRsmin Pn<=Psat,n Capa 1 Capa 2 Capa 3 Capa 4 Capa 5
Fachada caravista fRsi 0.87 Psat,n 982.379 1823.662 2000.238 2150.857 2189.11 fRsmin 0.62 Pn 771.922 1156.973 1161.251 1221.148 1285.323 Suelo terraza fRsi 0.91 Psat,n 884.434 890.3953 2123.581 2277.045 2304.782 fRsmin 0.62 Pn 715.294 736.18 750.1044 1272.269 1285.323 Paredes laterales fRsi 0.86 Psat,n 936.744 945.6966 1624.759 1745.931 1777.803 fRsmin 0.62 Pn 702.758 704.2201 1142.788 1230.502 1285.323 Pared salón-garaje fRsi 0.86 Psat,n 939.935 951.6564 1913.047 2096.953 2145.845 fRsmin 0.62 Pn 728.341 761.234 1090.16 1123.053 1177.874 Techo garaje fRsi 0.88 Psat,n 1379.21 1543.166 1573.1 2917.867 2990.218 fRsmin 0.62 Pn 994.43 1497.695 1511.115 1586.605 1593.651
Cubierta fRsi 0.92 Psat,n 2195.79 2296.02 2313.7
fRsmin 0.62 Pn 997.952 1501.218 1513.799 Suelo planta baja fRsi 0.88 Psat,n fRsmin 0.62 Pn
21 5.2. POTENCIA NECESARIA Planta baja C.1.1. BAÑO 1 Qnecesario (W) Sradiante (m 2 ) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 155.167155 1.89 82.0990238 27.5 C.1.2. PASILLO-RECIBIDOR Qnecesario (W) Sradiante (m 2 ) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 422.040051 6.24 67.6346236 26.3 C.1.3. SALÓN-COCINA Qnecesario (W) Sradiante (m 2 ) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 3015.93416 43 70.1380036 26.5 Planta primera C.2.1. DISTRIBUIDOR-HUECO ESCALERA
Qnecesario (W) Sradiante (m2) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 261.363756 3.5 74.6753587 26.85 C.2.2. BAÑO 2
Qnecesario (W) Sradiante (m2) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 253.435823 4.85 52.2548089 25 C.2.3. DORMITORIO 1 Qnecesario (W) Sradiante (m 2 ) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 1189.4808 22.7 52.4000354 25 C.2.4. DORMITORIO 2 Qnecesario (W) Sradiante (m 2 ) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 769.095926 17.125 44.910711 24.4 C.2.5. DORMITORIO 3 Qnecesario (W) Sradiante (m 2 ) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 737.553637 14.69 50.2078718 24.8 Planta segunda C.3.1. BAÑO 3 Qnecesario (W) Sradiante (m 2 ) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 251.121166 3.663 68.5561468 26.35 C.3.2. DORMITORIO 4 Qnecesario (W) Sradiante (m 2 ) Q/S (W/m2) Tª suelo (oC) 1555.71971 39.15 39.7374127 23.8
La potencia de la caldera será de 24Kw de potencia, superior a la potencia total necesaria.
22 5.3. COMBUSTIBLE UTILIZADO
El combustible empleado para la caldera será gas natural suministrado por la empresa GAS NAVARRA S.A.
Las propiedades del gas son las siguientes:
Naturaleza Metano
Familia Segunda
Toxicidad Nula
Densidad relativa 0,6
Índice de Wobbe 2900
Grado de humedad Seco
5.4. SISTEMAS DE CALEFACCIÓN
Existen diferentes sistemas de calefacción. A continuación se describen algunas soluciones y la solución adoptada.
5.4.1. Calefacción eléctrica
Este tipo de calefacción se basa en el efecto Joule. Dentro de la calefacción eléctrica encontramos diferentes sistemas:
a- Suelo radiante eléctrico b- Acumuladores eléctricos
c- Bomba de calor ( calefacción por aire)
El principal problema de esta solución es que el coste de la electricidad es muy alto, por lo que descartamos su utilización en nuestra instalación.
5.4.2. Calefacción por aire
Este sistema calienta el aire del local haciéndolo pasar a través de una batería o intercambiador, ya sea eléctrica o alimentada por un fluido intermedio como agua. Este sistema tiene las siguientes ventajas:
- Baja inercia térmica, por lo que el local se calentará rápidamente, aunque también se enfriará rápido cuando el sistema esté desconectado.
- Bajo costo de la instalación y fácil regulación.
El principal problema es la distribución de temperaturas, que se aleja mucho de la ideal.
5.4.3. Calefacción convencional
En este tipo se incluyen todas las instalaciones que utilizan un combustible fósil (gas, gasoil, pellet,…) para calentar el fluido caloportador, normalmente agua, que cederá el calor en los distribuidores.
23
Dentro de este tipo tenemos la siguiente clasificación según el elemento distribuidor de calor:
5.4.3.1. Radiadores
El emisor de calor son unos radiadores metálicos por los que circula el agua caliente colocados en las paredes del habitáculo.
La temperatura normal de trabajo del fluido caloportador está en torno a los 80ºC, con los que existe riesgo de quemaduras por contacto con el radiador.
5.4.3.2. Suelo radiante (Solución adoptada)
El emisor de calor es el propio suelo de la vivienda. Esto se consigue haciendo circular agua caliente por unos tubos de polietileno especiales instalados bajo el suelo.
Este sistema es muy estético ya que queda oculto bajo el suelo;, además, la temperatura normal de trabajo del fluido caloportador está en torno a los 40ºC con lo que se evita el riesgo de quemaduras y un ahorro considerable en energía con respecto al sistema de radiadores.
El principal inconveniente es la instalación, ya que si no se instala en una vivienda en construcción hay que adoptar medidas más caras.
En la Imagen 2 se puede comparar la distribución de temperaturas dentro del recinto calefactado entre los distintos sistemas respecto a la distribución óptima para el ser humano. Se aprecia que la distribución de calor por suelo radiante es la que más se ajusta a la teórica.
Imagen 2. Distribución ideal de la temperatura
Fuente: RITE.
Elegimos por lo tanto el sistema de suelo radiante por las mayores ventajas que supone. CALEFACCIÓN POR AIRE CALEFACCIÓN POR CONVECTORES CALEFACCIÓN POR RADIADORES CALEFACCIÓN POR EL TECHO CALEFACCIÓN POR SUELO RADIANTE CALEFACCIÓN ÓPTIMA TEÓRICA
24 5.5. DISTRIBUCIÓN DE LAS TUBERIAS
5.5.1. Tubería de distribución principal
Es la que distribuye el agua de ida y retorno de la calefacción entre la caldera y los colectores de cada planta.
La tubería elegida es el modelo Roth PE-Xc EVOH 32x3 y tiene una longitud total de 33 metros.
Transcurre oculta bajo suelo desde la sala de calderas hasta el hueco de bajantes de agua solar térmica situado al lado de las escaleras, sube por dicho hueco y distribuye a cada planta hasta los colectores internado en la pared. Esta distribución se muestra detallada en los planos.
5.5.2. Serpentines
Los serpentines son las tuberías instaladas bajo el suelo encargadas de distribuir el calor de cada habitación.
Existen diferentes formas de colocar los tubos, espiral, serpentín, doble serpentín o una combinación de las anteriores (Imagen 3 y 4).
Nosotros elegimos colocar los serpentines en configuración espiral por su mejor distribución de temperatura (Imagen 5), combinado con distribución en serpentín en los lugares más fríos como ventanas, paredes laterales, etc. De esta forma se consigue una distribución de calor que se ajusta mejor a las necesidades caloríficas de cada habitación.
Imagen 3. Configuración doble serpentín
25
Imagen 5. Distribución de la temperatura en el serpentín
La distribución de los serpentines se muestra detallada en los planos. La longitud de los serpentines se muestra a continuación:
Planta Baja: Circuito Habitación A (m²) e (m) d (m) L (m) c.1.1 Salón-cocina 14.5 0.2 1.38 75.26 c.1.2 Salón-cocina 14.5 0.2 0 72.5 c.1.3 Salón-cocina 14.5 0.2 1.12 74.74 c.1.4 Recibidor - Baño1 7.8 0.2 3.7 46.4 Planta Primera: Circuito Habitación A (m²) e (m) d (m) L (m) c.2.1 Dormitorio 1 11.5 0.2 4 65.5 c.2.2 Dormitorio 1 10.58 0.2 4 60.9 c.2.3 Distribuidor - Baño 2 9.5 0.2 2.5 52.5 c.2.4 Dormitorio 2 14.5 0.2 0 72.5 c.2.5 Dormitorio 3 14 0.2 3 76 Planta Segunda: Circuito Habitación A (m²) e (m) d (m) L (m) c.3.1 Dormitorio 4 14 0.2 1.75 73.5 c.3.2 Dormitorio 4 14 0.2 0 70 c.3.3 Dormitorio 4 - Baño3 14 0.2 0.5 71
26
En función de la separación del tubo se calculará el diámetro. Se elige la distancia de 20 mm recomendada por el fabricante.
El tubo que se va a instalar es el de la marca Roth PE-Xc EVOH 16x18 con barrera de oxigeno.
5.6. REGULACIÓN DEL SISTEMA
Para una correcta regulación de la temperatura de confort de la casa se necesita disponer como mínimo los siguientes datos:
a) Temperatura exterior.
b) Temperatura impulsión calefacción. c) Temperatura de retorno calefacción. d) Temperatura interior.
El sensor de temperatura de impulsión de calefacción será el propio de la caldera y el sensor de retorno será del mismo modelo empleado en el circuito de agua caliente sanitaria (sonda de inversión PT1000).
La medida de estas temperaturas se realizará con los sensores y dispositivos mencionados en el apartado de cálculos.
La centralita RVA-1 recogerá estos datos y se encargará de actuar sobre los dispositivos de acción; en este caso, bomba recirculadora, caldera, cabezales electrotérmicos, válvula mezcladora de 3 vías, etc.
El funcionamiento del sistema se explica en el apartado de cálculos de calefacción.
6.
INSTALACIÓN DE GAS NATURAL
6.1. CARACTERISTICAS GAS NATURAL
El combustible empleado para la caldera será gas natural suministrado por la empresa GAS NAVARRA S.A.
Las propiedades del gas son las siguientes:
Naturaleza Metano
Familia Segunda
Toxicidad Nula
Densidad relativa 0,6
Índice de Wobbe 2900
27 6.2. TALLO DE ACOMETIDA
Unirá la red de suministro con el armario de regulación.
La tubería será de polietileno de media densidad, diámetro interior de 26 mm y exterior de 32 mm, resguardada de la luz solar, de temperaturas elevadas, y protegida mecánicamente mediante vaina de acero y aislada con coquilla.
La unión de la tubería con el armario de regulación se hará con un accesorio de transición especial PE-AC.
La tubería profundizará 40 cm sobre el nivel del suelo, dejando un saliente hasta la acometida realizada por GAS NAVARRA S.A. de 1 m.
6.3. ARMARIO DE REGULACIÓN
Su función es regular la entrada de gas de la red principal de suministro a la entrada en vivienda.
Se colocará un armario de regulación M.P.B. A6 (Imagen 6) empotrado en muro exterior de la vivienda.
Irá colocado a 0,80 m como mínimo del suelo con respecto a la parte inferior del armario en el porche de entrada detallado en los planos.
28
29 6.4. DISTRIBUCIÓN A CALDERA
Es el conjunto de conducciones y accesorios comprendidos entre el armario de regulación y la llave de la caldera.
La presión nominal de trabajo de esta parte de tubería será de 500 mmca y la pérdida de carga de presión admisible no sobrepasará el 5% de la presión mínima garantizada (50 mmca)
Las características de los distintos elementos que intervienen son:
- Tubería de cobre de 19-22 mm y 1,5 mm de espesor. Las uniones se realizarán por soldadura fuerte de plata.
- La alimentación de gas desde el armario de regulación hasta la caldera irá ascendente por el muro exterior hasta llegar a 10 cm del techo, y atravesando el muro exterior de la fachada principal irá por techo y la pared lateral derecha unida por bridas homologadas de forma superficial, siendo la tubería de cobre de 19/22 y espesor 1,5 mm.
- El tramo de tubería que sube por fachada irá envainada con tubería de cobre 26/28 mm.
- Se colocará una llave para corte de gas, justamente en la subida por fachada en el exterior, otra a la entrada del garaje y otra antes de la caldera.
- Las abrazaderas serán metálicas con recubrimiento de poliamida y con separación de 2 m en tramos horizontales y 3 m en tramos verticales.
30 6.5. LOCALIZACIÓN DE LA CALDERA
La caldera se situará en el garaje en la planta baja. El lugar exacto de colocación se detalla en los planos.
La caldera se situará de tal forma que la parte inferior de la misma quede a 1,5 metros del suelo.
6.6. CALDERA
Con los datos obtenidos en el apartado de cálculos se elige instalar la caldera de la casa Baxiroca, modelo Novanox 24/24 (Imagen 7).
Esta caldera permite calentar la demanda de ACS y de calefacción con una potencia de 24kW.
Su baja emisividad de gas NOx le confiere la categoría de clase 5. El resto de sus características técnicas se especifican en el pliego de condiciones.
31 6.7. SALIDA DE HUMOS
Según el nuevo reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE), que entró en vigor el 1 de marzo del 2008, en las instalaciones térmicas de edificios existentes que se reformen sólo podrá instalarse calderas estancas individuales con la evacuación a fachada cuando su calificación, en cuanto a emisiones NOx, sea de clase 5 y su potencia inferior a 70 kW.
Anteriormente se ha descrito la caldera a instalar, que cumple con lo expuesto en el párrafo anterior, por lo que la salida de humos se hará por fachada quedando a una altura de 2,75 metros sobre el nivel del suelo. En los planos viene el lugar exacto de colocación.
El tubo de la chimenea es coaxial de aluminio de 80-125 mm de diámetro, compuesto por tubos concéntricos con recubrimiento de epoxi-poliéster, calorifugándose con coquilla de fibra de vidrio y papel de aluminio. Para facilitar la salida de humos esta tubería tendrá una pendiente ascendente del 5%.
7. VALVULERÍA
7.1. VÁLVULA DE CORTE
Es un elemento de accionamiento manual utilizado para el corte del circuito hidráulico (Imagen 8).
Normalmente se colocan a cada lado de un elemento hidráulico para poder cambiarlo sin perder el agua del circuito.
32 7.2. VÁLVULA ANTIRRETORNO
Es un elemento hidráulico encargado de mantener el fluido circulando en el sentido establecido evitando todo cambio en el sentido de circulación por cualquier causa (Imagen 9).
Imagen 9. Válvula antirretorno
7.3. VÁLVULA DE SEGURIDAD
Es un elemento de seguridad encargado de mantener la presión del circuito al que protegen por debajo del valor establecido (Imagen 10).
Si en el circuito se alcanza la presión de tarado de la válvula, ésta se activará expulsando fluido al exterior evitando que la presión aumente protegiendo al circuito de sobrepresiones.
La presión de tarado de la válvula será la máxima soportable por el vaso de expansión.
33 7.4. PURGADORES AUTOMÁTICOS
Son los elementos encargados de expulsar el aire o vapor de agua formado en el circuito para evitar oxidaciones y un correcto funcionamiento del sistema (Imagen 11).
Imagen 11. Purgador automático solar
7.5. VÁLVULA DOS VÍAS TODO-NADA
Al igual que las válvulas de corte de bola sirven para cortar la circulación del fluido, sólo que en este caso el accionamiento es automático gobernado por una centralita.
7.6. VÁLVULA MEZCLADORA 3 VÍAS
Elemento hidráulico que mezcla el fluido a dos temperaturas diferentes para dar como resultado la temperatura deseada intermedia entre el valor de las otras dos (Imagen 12). El caudal de cada temperatura es regulado por un servomotor para así poder controlar el valor de la temperatura resultante.
34
8. PRESUPUESTO
8.1. RESUMEN DEL PRESUPUESTO
TOTAL PRESUPUESTO EJECUCIÓN DE MATERIALES: 15.557,37 € Materiales instalación ACS solar: 5.150,20 €
Materiales instalación Suelo radiante: 8.535,86 € Materiales instalación de Gas: 1.871,31 €
TOTAL PRESUPUESTO EJECUCIÓN DE LA OBRA: 19.757,86 euros Beneficio industrial (6%): 933,44 €
Gastos generales (3%): 466,72 € I.V.A. (18%): 2.800,33 €
El presupuesto total de ejecución asciende a DIECINUEVE MIL SETECIENTOS CINCUENTA Y SIETE CON OCHENTA Y SEIS CENTIMOS DE EURO.
ÍNDICE
A. CALCULO AGUA CALIENTE SANITARIA 1
A.1. CALCULO DEL AGUA DIARIA CONSUMIDA A 45 ºC 1
A.2. CONSUMO ENERGETICO MES A MES 2
A.3. ENERGIA INCIDENTE SOBRE LA SUPERFICIE DEL CAPTADOR 3 A.4. INTENSIDAD INCIDENTE SOBRE LA SUPERFICIE
DEL CAPTADOR 4
A.5. RENDIMIENTO DEL CAPTADOR SOLAR 5
A.6. APORTACION SOLAR MEDIA CORREGIDA POR
m2 DE CAPTADOR 6
A.7. SUPERFICIE CAPTADORA Y VOLUMEN DE ACUMULACIÓN 7
A.8. CÁLCULO PARÁMETRO Y 8
A.9. CÁLCULO PARÁMETRO X 11
A.10. CÁLCULO GRÁFICAS f-Chart 14
A.11. PERDIDAS POR ORIENTACION Y POR SOMBRAS 19
A.12. FLUIDO CALOPORTADOR 20
A.13. DIÁMETRO DE TUBERÍA Y AISLA NTE 21
A.14. PERDIDAS DE CARGA Y BOMBA DE IMPULSIÓN 24
A.15. VASO DE EXPANSIÓN 31
A.16. DEPÓSITO DE ACUMULACIÓN 33
A.17. MONTAJE COLECTORES SOLARES 34
B. ESQUEMA DE LA INSTALACIÓN 35
C. ESTRATEGIA DE REGULACIÓN Y CONTROL 36
C.1. ELEMENTOS DE CONTROL 37
C.1.1. Centralita de control 37
C.1.3 Válvula mezcladora 3 vías 38
C.1.4 Válvula 2 vías todo-nada 38
D. SEGURIDAD 39
D.1. PROTECCIÓN DEL CIRCUITO PRIMARIO CONTRA
CONGELAMIENTO 39
D.2. PROTECCIÓN DEL CIRCUITO PRIMARIO – ACUMULADOR
CONTRA SOBRECALENTAMIENTO 39
D.3. PROTECCIÓN DEL CIRCUITO DE CONSUMO 39
E. CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS
DE LA DEMANDA 40
E.1. CERRAMIENTOS EN CONTACTO CON EL AIRE EXTERIOR 40
E.1.1. Fachada recubrimiento caravista 41
E.1.2. Suelo terraza 42
E.2. CERRAMIENTOS EN CONTACTO CON EL TERRENO 42
E.2.1. Suelo planta baja 44
E.3. PARTICIONES INTERIORES EN CONTACTO CON ESPACIOS
NO HABITABLES 45
E.3.1. Paredes laterales en contacto con casas vecinas 46
E.3.2. Pared contacto con el garaje 47
E.3.3. Techo del garaje contacto primera planta 48
E.3.4. Cubierta 48
E.4. HUECOS Y LUCERNARIOS 49
E.4.1. Ventanas y puertas acristaladas 49
E.4.2. Puertas opacas 50
E.5. FACTOR SOLAR MODIFICADO DE HUECOS Y VENTANAS 51
E.6. COMPARACIÓN DATOS CARACTERÍSTICOS MEDIOS CON
E.7. CONDENSACIONES 53
E.7.1. Condensaciones superficiales 53
E.7.2. Condensaciones intersticiales 54
E.8. DEMANDA ENERGÉTICA 63
E.8.1. Condiciones de proyecto 63
E.8.2. Cálculo de la carga térmica del edificio 65
E.8.2.A. Cálculo de las pérdidas por plantas y habitaciones 66
E.9. TEMPERATURA MÁXIMA DEL SUELO 68
E.10. TEMPERATURA DEL AGUA DE IMPULSIÓN 70
E.11. POSICIÓN COLECTORES Y DISEÑO DE LOS CIRCUITOS 72 E.12. CAUDAL DE AGUA NECESARIO Y PÉRDIDA CARGA EN
SERPENTINES 75
E.13. CÁLCULO TUBERÍA DISTRIBUCIÓN Y PÉRDIDA DE CARGA 78 E.14. PÉRDIDA DE CARGA DEL CIRCUITO Y BOMBA DE IMPULSIÓN 80
E.15. COMPENSACIÓN HIDRAÚLICA SERPENTINES 85
E.16. VASO EXPANSIÓN 86
E.17. CALDERA E INSTALACIÓN DE GAS 88
E.18. FUNCIONAMIENTO Y CONTROL 89
E.18.1. Elementos de control 89
E.18.1.A. Centralita reguladora 89
E.18.1.B. Válvula mezcladora de 3 vías 90
E.18.1.C. Termostato ambiente. 91
E.18.1.D. Actuador/Cabezal Electrotérmico 92
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Demanda ACS a 60oC 1
Tabla 2. Número mínimo de personas por vivienda de uso residencial 1 Tabla 3. Cálculo demanda ACS mensual a la temperatura elegida para el acumulador
según ecuación 1 2
Tabla 4. Cálculo demanda energética mensual (Qa) para el calentamiento de ACS según
ecuación 2 3
Tabla 5. Energía en MJ que incide sobre un m2 en una superficie horizontal en un día
medio de cada mes en (MJ/ m2 día) 3
Tabla 6. Factor de corrección k para superficies inclinadas 4
Tabla 7. Cálculo energía incidente (MJ/m2 día) sobre un metro cuadrado de superficie
inclinada 30º y 50º por día aplicando ecuación 3 4
Tabla 8. Número medio de horas diarias útiles de sol para cada mes 4 Tabla 9. Cálculo intensidad incidente (W/m2) en superficie inclinada 30º y 50º para cada
mes aplicando ecuación 4 4
Tabla 10. Temperatura media del ambiente en ºC 5
Tabla 11. Calculo rendimientos colectores F4 y F3 inclinados 30º utilizando
ecuación 5 5
Tabla 12. Calculo rendimientos colectores F4 y F3 inclinados 50º utilizando
ecuación 5 5
Tabla 13. Calculo de energía absorbida al mes por metro cuadrado por los captadores F4
y F3 inclinados 30º aplicando ecuación 6 6
Tabla 14. Cálculo de energía absorbida al mes por metro cuadrado por los captadores
F4 y F3 inclinados 50º aplicando ecuación 6 7
Tabla 15. Cálculo del factor Y mes a mes para colector F4-H218 inclinado 30º
aplicando ecuación 9 9
Tabla 16. Cálculo del factor Y mes a mes para colector F4-H218 inclinado 50º
aplicando ecuación 9 9
Tabla 17. Cálculo del factor Y mes a mes para colector F3-H252 inclinado 30º
Tabla 18. Cálculo del factor Y mes a mes para colector F3-H252 inclinado 50º
aplicando ecuación 9 10
Tabla 19. Cálculo del factor X mes a mes para colector F4-H218 inclinado 30º
aplicando ecuación 10 12
Tabla 20. Cálculo del factor X mes a mes para colector F4-H218 inclinado 50º
aplicando ecuación 10 12
Tabla 21. Cálculo del factor X mes a mes para colector F3-H252 inclinado 30º
aplicando ecuación 10 13
Tabla 22. Cálculo del factor X mes a mes para colector F3-H252 inclinado 50º
aplicando ecuación 10 13
Tabla 23. Cálculo de la cobertura solar mensual y anual para 3 colectores F4-H218
inclinados 30º, aplicando método f-chart, ecuación 11 15 Tabla 24. Cálculo de la cobertura solar mensual y anual para 3 colectores F4-H218
inclinados 50º, aplicando método f-chart, ecuación 11 16 Tabla 25. Cálculo de la cobertura solar mensual y anual para 3 colectores F3-H252
inclinados 30º, aplicando método f-chart, ecuación 11 17 Tabla 26. Cálculo de la cobertura solar mensual y anual para 3 colectores F3-H252
inclinados 50º, aplicando método f-chart, ecuación 11 18 Tabla 27. Cálculo de la velocidad del fluido y de las pérdidas según el diámetro de
tubería circuito primario 23
Tabla 28. Cálculo de la velocidad del fluido y de las pérdidas según el diámetro de
tubería circuito primario 23
ÍNDICE DE FIGURAS E IMÁGENES
Figura 1. Comparación entre la energía aportada por 3 captadores F4-H218
inclinados 30º y la energía total necesaria de ACS para cada mes. 15 Figura 2. Comparación entre la energía aportada por 3 captadores F4-H218
inclinados 50º y la energía total necesaria de ACS para cada mes. 16 Figura 3. Comparación entre la energía aportada por 3 captadores F3-H252
inclinados 30º y la energía total necesaria de ACS para cada mes. 17 Figura 4. Comparación entre la energía aportada por 3 captadores F3-H252
inclinados 50º y la energía total necesaria de ACS para cada mes. 18 Figura 5. Perdidas de energía solar en función de los grados de inclinación
y ángulo de acimut. 19
Imagen 1. Cubierta vivienda proyecto 19
Imagen 2. Programa cálculo bomba de ACS de la casa Grundfos 26 Imagen 3. Programa cálculo bomba de ACS de la casa Grundfos 27 Imagen 4. Programa cálculo bomba de ACS de la casa Grundfos 27 Imagen 5. Curva característica de la bomba UPS solar 25-120 180 29
Imagen 6. Bomba UPS solar 25 30
Imagen 7. Vaso expansión Ibaiondo 5 SMF 32
Imagen 8. Depósito de acumulación DUO 1HLA 33
Imagen 9. Esquema instalación ACS 35
Imagen 10. Controlador BW/H 37
Imagen 11. Sonda inmersión PT1000 38
Imagen 12. Válvula mezcladora BM 38
Imagen 13. Válvula motorizada todo-nada 38
Imagen 14. Centralita de regulación digital RVA-1 90
Imagen 16. Termostato ambiente digital 91
Imagen 17. Actuador M30 NC24V 92
1
A. CALCULO AGUA CALIENTE SANITARIA
A.1. CALCULO DEL AGUA DIARIA CONSUMIDA A 45 ºC
Para obtener el consumo de agua caliente en una casa se utilizan datos estadísticos de consumo de agua medio por persona y día, dependiendo del tipo de edificio y del número de habitaciones, que vienen estipulados en la tabla 1 para una temperatura de 60ºC.
Tabla 1. Demanda ACS a 60oC (Fuente: Código Técnico Edificación-Documento Básico Ahorro Energético CTE-HE)
Al tratarse de una vivienda unifamiliar, el número de personas deberá calcularse utilizando los valores de la tabla 2. En nuestro caso la vivienda es de 5 personas con 4 dormitorios, por lo que el número de personas para el cálculo será de 6 personas.
Tabla 2. Número mínimo de personas por vivienda de uso residencial (Fuente: Código Técnico Edificación Documento Básico Ahorro Energético CTE-HE)
2
Nuestra temperatura de acumulación de agua es de 45 ºC, por lo que se corrige el número de litros de agua que se pueden calentar a 45 ºC con la misma energía para calentar los 180 l a 60 ºC, según la ecuación 1:
ṁi [45ºC] = ṁi [60ºC] * (60 – Tri) / (T – Tri) [l/día]
donde:
ṁi [45ºC] : demanda de agua caliente sanitaria (ACS) para el mes i a la temperatura de 45ºC en l/día
ṁi [60ºC] : demanda de agua caliente sanitaria (ACS) para el mes i a la temperatura de 60ºC en l/día, en nuestro caso 180 l/día.
T : temperatura elegida para el acumulador, en nuestro caso 45°C. Tri : temperatura media del agua fría en el mes i, en grados Celsius.
Tabla 3. Cálculo demanda ACS mensual a la temperatura elegida para el acumulador según ecuación 1.
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Sept. Oct. Nov. Dic.
Tri (oC) 5 6 8 10 11 12 13 12 11 10 8 5
ṁi [45ºC]
(l/día) 248 249 253 257 259 262 264 262 259 257 253 248
A.2. CONSUMO ENERGETICO MES A MES
La carga mensual de calentamiento de agua caliente sanitaria puede valorarse según la ecuación 2 como:
Qa = Ce . ṁ .(tac – tr). n . ρ donde:
Qa : Carga o demanda calorífica mensual (J/mes)
ṁ : Caudal de agua diaria consumida a la temperatura de acumulación (l/día)
Ce : Calor específico del agua (4187 J/Kg ºC)
tac : Temperatura de acumulación del ACS en ºC (45ºC) tr : Temperatura del agua de red en ºC
n : Número de días del mes considerado
3
Tabla 4. Cálculo demanda energética mensual (Qa) para el calentamiento de ACS según ecuación 2.
A.3. ENERGIA INCIDENTE SOBRE LA SUPERFICIE DEL CAPTADOR
La energía media diaria incidente sobre superficie inclinada se calcula según la ecuación 3:
E = 0,94 . k . H (MJ/m2día) donde:
k : factor de inclinación y corrector por latitud del lugar
H : energía media diaria incidente sobre superficie horizontal por metro cuadrado (MJ/m2día)
La latitud de Tudela es 42o norte.
Utilizaremos dos posibles inclinaciones, una es la inclinación propia de la cubierta (30º) y la otra es la inclinación más beneficiosa durante invierno (50º).
Factor H para Navarra:
Tabla 5. Energía en MJ que incide sobre un m2 en una superficie horizontal en un día medio de cada mes en (MJ/ m2 día). Fuente: Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja Temperatura, establecido por el IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía)
Navarra
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sept Oct Nov Dic Año 5 7.4 12.3 14.5 17.1 18.9 21 18.2 16.2 10.2 6 4.5 12.6 Factor k para 30 y 50 grados de inclinación:
Ene Feb Mar Abr May Jun. Jul. Ago Sept. Oct. Nov. Dic. Año Temperatura agua red (oC) 5 6 8 10 11 12 13 12 11 10 8 5 Caudal consumo a 45ºC (l/dia) 248 249 253 257 259 262 264 262 259 257 253 248 Temperatura acumulación (oC) 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 Calor especifico (J/kg K) 4187 4187 4187 4187 4187 4187 4187 4187 4187 4187 4187 4187 Densidad agua (kg/l) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Días del mes 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 Qa -Demanda (MJ) 1288 1138 1215 1130 1143 1086 1097 1122 1106 1168 1176 1288 13955.8
